NO833925L - Flercellet, elektrisk akkumulatorbatteri - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår flercellede, elektriske akkumulatorbatterier, særlig av den type som inneholder i hovedsaken ingen bevegelig elektrolytt, f.eks. batterier hvor elektrolytten er i gelform eller rekombinasjonsbatterier hvor i hovedsaken hele elektrolytten er absorbert i platene og skilleplatene. Oppfinnelsen angår i hovedsaken sådanne batterier av blyakkumulatortypen. Rekombinasjonsbatterier er de som inneholder en redusert mengde elektrolytt, slik at i hovedsaken hele elektrolytten er absorbert i platene og skilleplatene, og hvor den gass som utvikles i batteriene under drift eller oppladning, normalt ikke slippes ut til atmosfæren, men bringes til å rekombinere inne i batteriet.

Konvensjonelle blyakkumulatorbatterier omfatter et antall celler som inneholder vekslende positive og negative plater som hver har en oppstående platetapp eller platefane. Cellene er elektrisk sammenkoplet, men elektrolytisk isolert ved hjelp av mellomcelleskillevegger som går i ett med beholderen og er forseglet til lokket, og platene av hver polaritet i hver celle er sammenkoplet ved hjelp av en respektiv platestropp eller platelask (engelsk: plate strap), og platelasker av motsatt polaritet i tilstøtende celler er sammenkoplet ved hjelp av et mellomcellekoplingsstykke. Trinnene ved dannelse av platelaskene og dannelse av mellomcellekoplingsstykkene blir ofte kombinert, men likevel er dette en tidkrevende og således kostbar operasjon som krever en betydelig mengde bly eller blylegering. De elektriske baner gjennom platelaskene og mellomcellekoplingsstykkene er forholdsvis lange, med det resultat at batteriene har en vesentlig indre motstand. De gittere som virker som bærere for platenes aktive materiale, og således selve platene, er dessuten gjort forholdsvis tykke for å oppvise den stivhet som er vesentlig dersom platene skal tåle de krefter som de utsettes for under monteringen av batteriet. Denne tykkhet av platene resulterer i at de inneholder itier bly enn hva som er nødvendig når det gjelder elektrokjemiske krav, og en utnyttelse av det aktive materiale som er vesentlig mindre enn det teoretiske maksimum.

Det er meget ønskelig å minimere mengden av bly eller blylegering som benyttes i platene og i platelaskene og mellomcellekoplingsstykkene, og om mulig å eliminere trinnene ved dannelse av platelaskene og mellomcellekoplingsstykkene i det hele tatt. Det er også ønskelig at mellom-cel le-strømbanene skal være så korte som mulig, for. derved å redusere batteriets indre motstand og således øke dets maksimale ut<g>an<g>sstrøm.og dermed dets igangtrekkingseffekt når det dreier seg om et bilbatteri.

Konvensjonelle blyakkumulatorbatterier er fylt av elektrolytt, og for å sikre en pålitelig, elektrolytisk forsegling mellom tilstøtende celler, er det i praksis nødvendig å danne en gasstett forsegling mellom disse celler. Forseglingen oppnås i kraft av mellomcelleskilleveggene som er dannet i ett med batteribeholderen og som forsegles til batterilokket under batteriets montering, og det er dessuten nødven-dig å danne en pålitelig forsegling rundt mellomcellekoplingsstykkene, som nødvendigvis strekker seg mellom tilstøtende celler, på de steder hvor de passerer gjennom eller over mellomcelleskilleveggene. Tilveiebringelsen av integrerte mellomcelleskillevegger bidrar til bearbeidelses- og monteringsomkostningene, og forseglingen av skilleveggene til lokket og av alle mellomcellekoplingsstykker bidrar i vesentlig grad til kompleksiteten og monteringsomkostningene.

Det er imidlertid blitt oppdaget at det med batterier som ikke inneholder noen bevegelig elektrolytt, særlig rekombinasjonsbatterier, er en redusert fare for at mellom-celle-ionelekkasje skal. inntreffe, særlig på grunn av at det ikke er noen fri elektrolytt tilgjengelig for ledning av lekkasjestrømmer. Som en følge av dette er en gasstett forsegling mellom tilstøtende celler ikke nødvendig. Man har imidlertid alltid trodd at en mellomcelleskillevegg, om ikke nødvendigvis en kontinuerlig, forseglet skillevegg, er nød-vendig mellom tilstøtende celler for å unngå for tidlig svikt av batteriet. Britisk patentskrift nr. 2 062 945 viser et seks-cellers rekombinasjonsbatteri hvor cellene er anbrakt i respektive, åpentoppede plastposer i en boks som ikke er oppdelt i rom. Platene i alle celler ligger i respektive, adskilte, parallelle plan, og plastposene isolerer tilstøten-de celler elektrolytisk samtidig som de likevel tillater cellene å pakkes tett sammen slik at skilleveggmaterialet står under den kompresjonskraft som er nødvendig for rekombi-nas jonsdrift.

Utelatelsen av integrerte mellomcelleskillevegger representerer en besparelse, men anbringelsen av plastposer over platene i hver celle er et ekstra monteringstrinn, og plastposene, som nødvendigvis strekker seg over toppen av platene og skilleplatene, kompliserer dannelsen av platelaskene og mellomcellekoplingsstykkene. Det er dessuten en fare for at plastposene gjennomhulles under montering og at en sådan gjennomhulling vil forbli ubemerket og føre til rask svikt av batteriet som følge av indre kortslutning.

Det er følgelig et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe et flercellet, elektrisk akkumulatorbatteri som f.eks. inneholder i hovedsaken ingen bevegelig elektrolytt, særlig et batteri av rekombinasjonstypen, som er enklere og billigere å montere enn kjente batterier, og har fordelaktige, elektriske og elektrokjemiske egenskaper.

Ifølge én side ved oppfinnelsen omfatter et flercellet, elektrisk akkumulatorbatteri et antall celler som er elektrisk seriekoplet, idet cellene er anordnet i to rekker, idet hver celle omfatter vekslende positive og negative plater mellom hvilke det er innlagt skilleplatemateriale, idet hver vekslende plate i hver av de to endeceller er en én-pblet plate og hver av alle de resterende plater er en halvpart av et topolet par av plater som er koplet til sin andre halvpart i en forskjellig celle, og de to halvparter av hvert topolet par av plater ligger i det vesentlige i et eneste plan og er forbundet ved hjelp av et integrert brostykke.

Ifølge en ytterligere side ved oppfinnelsen omfatter et flercellet, elektrisk akkumulatorbatteri en beholder som inneholder et antall celler, hvor hver celle omfatter en stabel av positive og negative batteriplater mellom hvilke det er innlagt skilleplatemateriale, idet hver plate ligger i et felles plan med en plate i hver annen celle, og alle plater er anbrakt nær en hypotetisk midtlinje i det respek tive, felles plan med noen på den ene side og noen på den andre side av midtlinjen.

Platene i hvert felles plan ligger fortrinnsvis i to rekker, én på hver side av midtlinjen, idet batteriet videre omfatter brostykker som strekker seg tvers over midtlinjen og sammenkobler par av plater, én på hver side av midtlinjen, idet brostykkene er dannet i ett stykke med og ligger i samme plan-som de plater som de sammenkopler.

Alle brostykker strekker seg fortrinnsvis mellom de to rekker av celler. I den foretrukne utførelse er til-støtende par av celler i hver rekke adskilt ved hjelp av en i hovedsaken plan mellomcelleskillevegg, og hver plate strekker seg i hovedsaken normalt på mellomcelleskilleveggen eller hver mellomcelleskillevegg som adskiller platen fra den til-støtende celle eller hver tilstøtende celle.

I batteriet ifølge denne side ved oppfinnelsen, som fortrinnsvis omfatter fire eller flere celler, finnes det således to adskilte rekker av celler, og platene i cellene er "horisontale", dvs. at de i praksis strekker seg i hovedsaken parallelt med lokket i stedet for normalt på lokket, slik det er alminnelig. De to rekker av celler er ikke nød-vendigvis rette, og batteriet kan således ha for eksempel i hovedsaken buet form, men det foretrekkes at de to reKker er både rette og parallelle med hverandre.

Den foreliggende oppfinnelse omfatter også en gitteroppstilling for benyttelse ved montering av flercellede, elektriske akkumulatorbatterier av den foran omtalte type, omfattende to rekker av gittere, idet hvert gitter er forbundet i ett stykke med det eller hvert tilstøtende gitter i den samme rekke, og i det minste noen av gitrene er forbundet i ett stykke med et gitter i den andre rekke ved hjelp av et brostykke som strekker seg mellom rekkene.

Batteriet kan være av den oversvømmede elektrolytt-type, i hvilket tilfelle skilleplaten kan være av konvensjonell type, dvs. mikroporøs PVC. Det or i denne konstruksjon nødvendig å være meget omhyggelig for å sikre at cellene er elektrolytisk forseglet fra hverandre. De celler som ikke er direkte forbundet og/eller alle par av tilstøtende celler kan forsegles fra hverandre ved å støpe en skillevegg mellom de to cellerekker for å danne en forsegling på stedet i beholderen ved å helle inn et herdbart materiale, såsom epoksy-harpiks. I begge tilfeller må mellomcelleskilleveggene også forsegles til batterilokket.

Den foreliggende oppfinnelse er imidlertid mer anvendelig på batterier av den type som inneholder i hovedsaken ingen bevegelig elektrolytt, f.eks. av rekombinasjonstypen. I dette sistnevnte tilfelle er elektrolytten til stede i cellene i en redusert mengde, dvs. en sådcin mengde at det er i hovedsaken ingen fri, uabsorbert elektrolytt,

og skilleplate- eller separatormaterialet er kompressibelt, fibrøst og absorberende, fortrinnsvis mikrofint glassfiber-materiale. I dette tilfelle er det fremdeles meget ønskelig at celler som er tilgrensende, men ikke direkte forbundet, er adskilt ved hjelp av en mellomcelleskillevegg, da skilleplatematerialet i én celle ellers kan kontakte materialet i en tilgrensende celle og således tilveiebringe en mellom-celle-ionelekkasjebane. Disse mellomcelleskillevegger trenger ikke å være festet i beholderen, og kan således utgjøres av materialet i plastposer i hvilke hver celle er anbrakt, eller alternativt av på stedet støpte skillevegger, f.eks. av varmsmelteklebemiddel. Under alle omstendigheter er det i denne konstruksjon ikke vesentlig at cellene er fullstendig forseglet fra hverandre, og mellomcelleskilleveggene trenger således ikke å være forseglet til lokket da det i batterier av denne type med i hovedsaken ingen mobil elektrolytt antas å være ingen, eller i det minste en vesentlig redusert fare for at mellomcelle-ionelekkasjestrømmer skal opptre.

Det er tidligere blitt antydet at overflaten av mellomcellekoplingsstykker, som i dette tilfelle utgjøres av brostykkene, i tidens løp kan bli korrodert og porøs og således utgjøre en bane for mellomcelle-lekkasjestrømmer. Man mener nå at dette i virkeligheten ikke utgjør noe pro-blem, og mellomcellekoplingsstykkene som utgjøres av brostykkene, strekker seg derfor fortrinnsvis tvers over et luftgap mellom par av celler uten noen skillevegg eller mellomcelle-forsegling mellom cellene, men problemet, dersom det eksiste- rer, kan reduseres ved å skråstille de to halvparter av hver topolet plate i forhold til hverandre i en liten vinkel. Dette kan oppnås ved at det under hver cellerekke tilveiebringes en rampeformasjon som er skråttstilt oppover og i retning mot beholderens sentrum, slik at platene er anbrakt i en bue- eller hvelvkonfigurasjon. Dette vil resultere i en økning av brostykkenes lengde og således i en økning av lengden av eventuelle mellomcelle-lekkasjestrømbaner. Henvisnin-gen i denne beskrivelse til "i hovedsaken koplanare" og "ligger i hovedsaken i et felles plan" må tolkes i overensstemmelse med dette, og den ene eller begge halvparter av en topolet plate kan dreies i forhold til sitt brostykke om en akse som er parallell med lengden og/eller bredden av bro-stykket. Det vil innses at det som er av primær betydning, er at hver halvpart av de topolede par av plater strekker seg i en retning som er i hovedsaken parallell med den retning i hvilken det tilhørende brostykke strekker seg.

Hver celle, med unntagelse av de to elektriske endeceller, er elektrisk forbundet med to tilstøtende celler. I det tilfelle i hvilket hver celle er elektrisk forbundet med to celler i den andre rekke av celler, er de to rekker fortrinnsvis forskjøvet i retning av sin lengde. Dette er bekvemt med hensyn til det fysiske arrangement av mellomcellekoplingsstykkene og tillater at plater i hvert plan i hver rekke kan ha en eneste polaritet, hvilket letter påførin-gen av aktivt materiale. I dette tilfelle har beholderen fortrinnsvis i hovedsaken rektangulært tverrsnitt, med én eller flere mellomcelleskillevegger dannet i ett med hver sidevegg, idet mellomcelleskilleveggene strekker seg i hovedsaken bare til beholderens sentrum og er forskjøvet fra meir lomcelleskilleveggene på den andre side av beholderen. Mellomcellekoplingsstykket eller hvert mellomcellekoplingsstykke kan omfatte to eller flere adskilte rekker av brostykker, og det konstateres at dette på mer pålitelig måte hemmer de celler som er forbundet ved hjelp av mellomcellekoplingsstykket, mot relativ bevegelse eller dreining.

I det tilfelle hvor cellene i de to rekker ikke er forskjøvet, må platene i den samme rekke i hvert plan ha forskjellig polaritet, hvilket nødvendiggjør benyttelse av et universelt, aktivt materiale, dvs. et aktivt materiale som elektrolytisk kan formes til positivt eller negativt, aktivt materiale, eller separat smøring med forskjellig aktivt materiale på plater i den samme rekke. Dersom beholderen er rektangulær, slik det er vanlig, og dersom brostykkene strekker seg parallelt med beholderens endevegger og de to rekker av celler er forskjøvet, vil dette uunngåelig bety at det finnes et lite rom som går til spille ved den ene ende av den ene cellerekke og ved den andre ende av den andre cellerekke. Dette rom kan oppta batteriets tilkoplingssøyler eller polbolter, eller det kan ganske enkelt etterlates tomt eller fylles av et pakningsstykke av f.eks. skumplastmateria-le. I en alternativt konstruksjon strekker ikke brostykkene seg normalt på den retning i hvilken cellerekkene strekker seg, men i en spiss vinkel med denne retning. Dette mulig-gjør at det rom som går til spille i en rektangulær beholder, kan minimeres.

Ifølge en ytterligere side ved oppfinnelsen er det tilveiebrakt et elektrisk akkumulatorbatteri av den type som inneholder i hovedsaken ingen bevegelig elektrolytt, hvor batteriet omfatter to celler som gir motstående, tilstøtende overflater og som er direkte forbundet ved hjelp av et mellom-cel lekoplingss tykke , idet cellene er innbyrdes adskilt bare ved det nevnte mellomcellekoplingsstykke og de motstående overflater er adskilt bare med et luftgap.

Denne side ved oppfinnelsen er således basert på den erkjennelse at den tidligere antagelse at én eller annen form for skillevegg mellom elektrisk sammenkoplede celler er vesentlig fo"r å hindre at kortslutningsstrømmer flyter, meget mulig som et resultat av relativ bevegelse av cellene, er uriktig. Cellene kan således være innbyrdes adskilt og holdes adskilt ved hjelp av bare mellomcellekoplingsstykket, hvilket gir en betydelig monteringsbesparelse uten fare for rask svikt av batteriet.

I den foretrukne utførelse utgjøres mellomcellekoplingsstykket av et antall brostykker av hvilke hvert sammen kopler en eneste plate i én av de to celler med en respektiv plate av motsatt polaritet i den andre celle. Hvert brostykke er fortrinnsvis dannet i ett med de to plater som det sammenkopler, og hvert sammenkoplet par av plater er fortrinnsvis i hovedsaken koplanare. I denne foretrukne utførel-se er således cellene i det eller hvert direkte elektrisk sammenkoplet par av celler innbyrdes adskilt ved hjelp av bare et antall brostykker, og som følge av det faktum at brostykker nødvendigvis er fordelt over hele tykkelsen av cellene på tvers av platenes plan og at brostykkene er dannet i ett stykke med de plater som de forbinder, er platene på pålitelig måte hemmet mot relativ bevegelse, og kortslutnin<g>ger mellom cellene gjøres umulig.

Ifølge en ytterligere side ved oppfinnelsen er det tilveiebrakt et elektrisk akkumulatorbatteri som omfatter et antall celler som er elektrisk seriekoplet, idet hver celle omfatter en stabel av plater av vekslende polaritet og mellom hvilke det er innlagt skilleplatemateriale, idet hver plate, med unntagelse av hver vekslende plate i de to elektriske endeceller, ved hjelp av et integrert brostykke er elektrisk-forbundet med en i hovedsaken koplahar plate av motsatt polaritet i en tilstøtende celle, idet brostykkene til sammen utgjør mellomcellekoplingsstykker, idet hver vekslende plate i de to elektriske endeceller er forbundet med batteripolene, idet hver célle har minst én overflate som ligger nær og motsatt av en respektiv overflate av en ytterligere celle, idet hvert par av celler som er direkte forbundet ved hjelp av et mellomcellekoplingsstykke, er innbyrdes adskilt og holdes i adskilt forhold ved hjelp av bare det nevnte mellomcellekoplingsstykke, og hvert par av motstående overflater som tilveiebringes av et par tilstøtende celler som ikke er direkte forbundet ved hjelp av et mellomcellekoplingsstykke, er knyttet til en holde- eller innspenningsanordning som hindrer relativ bevegelse av disse celler som resulterer i kontakt mellom de motstående overflater.

I batteriet ifølge denne side ved oppfinnelsen er således alle de celler som er direkte forbundet ved hjelp av et mellomcellekoplingsstykke, innbyrdes adskilt og holdes på sin relative avstand ved hjelp av bare mellomcellekoplingsstykket som utgjør en stabel av brostykker. Det vil imidlertid innses at dette ikke utelukker den mulighet at det finnes for eksempel et pakningsstykke mellom de to celler som ganske enkelt opptar en del av rommet mellom dem og ikke tjener noen strukturell eller elektrolytisk isolasjonsfunksjon og ikke er nødvendig for å hindre relativ bevegelse av cellene eller hindre sådan bevegelse som resulterer i kontakt mellom de motstående overflater av cellene. Dersom cellene er anordnet i en eneste rekke, vil selvsagt alle par av tilstøtende celler være direkte elektrisk forbundet ved hjelp av et mellomcellekoplingsstykke, men dersom cellene er anordnet i to eller flere rekker eller en eller annen asymmetrisk konfigurasjon, vil det finnes ett eller flere par av celler som er tilstøten-de, men ikke direkte forbundet. Svak relativ bevegelse eller dreining av cellene kunne resultere i kontakt mellom de motstående overflater som tilveiebringes av sådanne cellepar, og disse overflater er følgelig knyttet til holdeanordninger som hindrer relativ bevegelse i det hele tatt eller hindrer sådan bevegelse som resulterer i kontakt mellom overflatene, hvilken kontakt selvsagt ville frembringe en indre kortslutning i batteriet.

Holdeanordningen kan utgjøre et klammer som fast-holder cellene i deres ønskede, relative stillinger, eller ett eller flere fremspring på beholderen, men det foretrekkes at holdeanordningen omfatter en f.eks. i hovedsaken kontinuerlig mellomcelleskillevegg som strekker seg mellom de motstående overflater som tilveiebringes av det eller hvert par av celler som er tilstøtende, men ikke direkte forbundet ved hjelp av et mellomcellekoplingsstykke. En sådan kontinuerlig skillevegg, som fortrinnsvis er dannet i ett med batteribeholderen, hindrer ikke bare kontakt mellom de motstående overflater, men hindrer også at blydendritter vokser frem fra den ene overflate og til slutt kontakter den andre overflate, og dermed kortslutter batteriet innvendig.

Cellene er fortrinnsvis anbrakt i en beholder som er lukket av et lokk, idet alle plater ligger i plan som er i hovedsaken parallelle med lokket. Denne konfigurasjon til later at et klammer kan anvendes på alle celler for å utøve den nødvendige kompresjonskraft for tilfredsstillende drift, når det dreier seg om et rekombinasjonsbatteri, og/eller for å fastholde cellene mot relativ bevegelse, eller denne kraft kan utøves av selve lokket.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende i forbindelse med visse spesielle utførelser som er gitt bare som eksempel under henvisning til tegningene, der fig. 1 viser et skjematisk perspektivriss av et 12-volts blyakku-mulator-bilbatteri av rekombinasjonstypen hvor lokket for klarhetens skyld er sløyfet,fig. 2 viser et skjematisk grunnriss av batteriet på fig. 1, idet bare det øvre lag av plater er vist, fig. 3 er et liknende riss som fig. 2 og viser bare laget av plater under det øvre lag (det vil innses at det aktive materiale for klarhetens skyld ikke er vist på fig. 1-3, og at platene og deres gitterstruktur er vist helt skjematisk), fig. 4 viser den laminerte eller lagdelte struk-tur etter at utskjæringene er blitt dannet i de to sider,

Og fig. 5 viser et grunnriss av en eneste, støpt gitteroppstilling for benyttelse i montasjen av batteriet ifølge oppfinnelsen .

Idet det først henvises til fig. 1-3, omfatter batteriet en beholder 2 som har rektangulært tverrsnitt og er fremstilt av polypropylen eller et liknende materiale,

og hvor det i ett stykke med hver av beholderens to langsi-der er anordnet tre mellomcelleskillevegger 4. Hver skillevegg 4 strekker seg i hovedsaken bare til beholderens lang-gående senterlinje, og skilleveggene på beholderens ene side er forskjøvet fra skilleveggene på den andre side med en avstand som er i hovedsaken lik halvparten av avstanden mellom tilstøtende skillevegger. Skilleveggene inndeler det indre av beholderen i to rekker av tre likt dimensjonerte rom ved hvis ene ende det er et tomt rom 6 og ved hvis andre ende det er et liknende tomt rom.

Hvert rom som er avgrenset av mellomcelleskilleveggene, inneholder en stabel av plane, horisontale, avvekslende positive og negative plater mellom hvilke det er innlagt kompressibelt, fibrøst, absorberende skilleplatemateriale som i dette tilfelle består, av en plate av raikrofine glassfibrer. Hver vekslende plate i de to endeceller, dvs. den venstre celle i den øvre rekke og den høyre celle i den nedre rekke slik de er vist på fig. 2 og 3, utgjør en énpolet plate med en tapp eller fane 8 som rager ut av denne. Fanene 8 er således anbrakt i to vertikale stabler som er forbundet med respektive positive og negative tilkoplingssøyler eller polbolter 10 som er beliggende i rommene 6 og som rager gjennom batterilokket. De resterende plater i de to endeceller og alle plater i de andre celler utgjør hver den ene halvpart av et topolet par av plater som er forbundet med sin andre halvpart i en celle i den andre rekke av celler ved hjelp av et i ett stykke med platene dannet brostykke 12 som strekker normalt på cellerekkenes lengderetning.

Hver celle inneholder en elektrolyttmengde som er utilstrekkelig til å mette elektrodene og skilleplatematerialet, og dersom gass utvikles under oppladning av batteriet, bringes denne til å rekombinere inne i batteriet. Beholderen er forseglet ved hjelp av et lokk (ikke vist) som er forsynt med et eneste sikkerhetsluftehull med hvilket hver celle står i forbindelse og gjennom hvilket gassen kan slippes ut dersom den utvikles med en hastighet som er større enn den hastighet med hvilken den kan rekombineres. Lokket, eller puter (ikke vist) på lokkets underside, er i inngrep med toppen av celle-elementene, slik at disse fastholdes mot vibrasjon og volumet av det rom i hvilket en eventuelt eksplosiv gassblanding kan samle seg, minimeres. Slik det fremgår av fig. 2, er det et vesentlig mellomrom mellom hver celle og den tilstøten-de sidevegg av beholderen for å tillate lettvint innføring av elektrolytten i batteriet og/eller for å oppta oversky-tende elektrolytt ved det tidspunkt da batteriet utsettes for sin innledende formering.

I en modifisert konstruksjon, som ikke er vist, forløper brostykkene 12 i en spiss vinkel med den retning i hvilken cellerekkene forløper. Dette tillater at de tomme rom 6 kan reduseres i volum, men tillater ikke at de kan unnværes helt når beholderen har rektangulært tverrsnitt.

Batteriet ifølge oppfinnelsen kan sammensettes av

et antall batterigitteroppstillinger av den type som er vist på fig. 5. Gitteroppstillingene omfatter en plan, langstrakt strimmel av bly- eller blylegeringstrådduk som støpes kontinuerlig på en støpemaskin i hovedsaken av den type som er beskrevet i US patentskrift nr. 4 349 067, av hvilken støpt trådduk eller netting med en kort lengde er vist på fig. 5. Støpestykket er i form av en oppstilling av gittere som er anordnet i to adskilte, parallelle rekker som er anbrakt på motsatte sider av hva som kan betegnes som en midtlinje eller symmetrilinje 40. Gitrene 11 i den ene rekke er tilpasset til å formes til negative plater og er forskjøvet en halv deling fra gitrene 14 i den andre rekke som er tilpasset til

å formes til positive plater. De to rekker er adskilt av en spalte eller et mellomrom 13/ men hvert negativt gitter er forbundet i ett stykke med et positivt gitter ved hjelp av

et brostykke eller en fane 12 som krysser mellomrommet. Fanenes 12 avstand eller deling er således lik gitrenes

deling i de to rekker. Gitrene i hver rekke er innbyrdes adskilt, men forbundet med hverandre ved hjelp av integrerte, midlertidige ledd 15 som gir den støpte, langstrakte strimmel en viss stabilitet, men som avkuttes eller fraskilles under montering av batteriet. Hveit gitter er utformet med stenger eller sprinkler 17 som strekker seg parallelt med oppstil-lingens lengde og som ligger tettere i de positive gittere

enn i de negative gittere. De negative gittere omfatter også stenger eller sprinkler 18 som strekker seg på tvers av opp-stillingens lengde, mens de positive gittere omfatter stenger 19 som i hovedsaken stråler ut fra fanene 12. Gitterrammene er utvidet nær deres forbindelsespunkt med fanene 12, som vist ved 21. Vanligvis er stengene i de positive gittere bredere enn stengene i de negative gittere, og tykkelsen av gitrene for et typisk bilbatteri er ca. 1 millimeter eller mindre. Etter støping smøres strimmelen, dvs. aktivt materiale påføres på gitrene." Positivt og negativt aktivt materiale påføres således på rekkene av henholdsvis positive og negative gitre på hvilken som helst konvensjonell måte, eller alternativt påføres et universalt, aktivt materiale på alle gittere,

dvs. et aktivt materiale som kan formes elektrolytisk til enten positivt eller negativt materiale.

Ba tterier monteres av sådanne smurte gitteroppstillinger, dvs. av plateoppstillinger, ved å anbringe over hverandre et antall av disse plateoppstillinger for å danne en sammensatt, laminert konstruksjon (vist skjématisk på fig. 4), med en langstrakt strimmel av mikrofint, glassfiber-skilleplatemateriale (ikke vist) innlagt mellom hvert tilstøtende par av platerekker. Plateoppstillingene anbringes ovenpå hverandre slik at hver plate i hver plateoppstilling ligger nær en plate av motsatt polaritet på den eller hver tilstø-tende plateoppstilling, slik at tilstøtende plateoppstillinger er forskjøvet i lengderetningen med en halv deling, med det resultat at brostykkene av hver plateoppstilling ligger nær sentrene av de åpninger som er avgrenset av brostykkene av den eller hver tilstøtende plateoppstilling.

Etter forming av den laminerte eller lagdelte konstruksjon blir det i hver side av denne dannet et antall utskjæringer 32 som strekker seg over hele dens høyde og inn i de sentrale rom som er avgrenset av brostykkene 12, slik at alle de midlertidige ledd 15 og skilleplatematerialet langs linjer som ligger over leddene 15, fraskilles. Den lagdelte konstruksjon oppdeles derved i to kontinuerlige, innbyrdes adskilte rekker av stabler av separite plater av vekslende polaritet av hvilke hver plate ved hjelp av et integrert brostykke er forbundet med en plate av motsatt polaritet i en stabel av plater i den andre rekke, og således utgjør dén ene halvpart av et topolet par av plater. Utskjæringene kan dannes på hvilken som helst passende måte som ikke deformerer de avskårne kanter av platene så mye at de kontakter en tilstøtende plate i den samme stabel, og man har funnet at dette passende kan utføres ved hjelp av en båndsag med høy hastighet.

De to rekker av platestabler er innbyrdes forbundet ved hjelp av brostykkene som er anbrakt i et antall stabler, idet brostykkene i hver stabel vekselvis forbinder en positiv plate i en stabel i én rekke med en negativ plate i en stabel i den andre rekke, og en negativ plate i den andre rekke med en positiv plate i den første rekke. Utvalgte stabler av brostykker avkuttes deretter i sitt sentrale punkt, for eksempel ved hjelp av en høy-hastighets båndsag, for å opp-dele den lagdelte konstruksjon i batterielementer. Det vil innses at stablene av brostykker som skal avkuttes, velges i overensstemmelse med det antall celler som skal inneholdes av det ferdige batteri, og når det dreier seg om et 12-volts batteri med seks celler, avkuttes eller fraskilles hver sjette stabel av brostykker. Hvert batterielement har således en stabel av avkuttede brostykker 8 ved hver ende, og i det ferdige batteri er disse forbundet med batteripolene.

Slik det fremgår av fig. 5, er hvert brostykke 12 adskilt i to ved hjelp av en sentral spalte 46 som strekker seg parallelt med brostykkets lengde, dvs. på tvers av lengden av rekkene. Når den lagdelte konstruksjon adskilles i individuelle batterielementer, avkuttes også hvert sjette brostykke i hver gitteroppstilling, og dette gjøres ved dannelse av to kutt 4 7 som står i forbindelse med spalten 46 for å etterlate to tilkoplings- eller polkoplingsstykker 8 med full lengde, men halv bredde.

Hvert batterielement plasseres deretter i en batteribeholder med i ett stykke med denne dannede mellomcelleskillevegger som vist på fig. 1-3, for eksempel ved ned-senkning av en batteribeholder på batterielementet, eller alternativt anbringes hver stabel av plater i en respektiv plastpose og batterielementet plasseres deretter i en batteribeholder som er uten faste mellomcelleskillevegger. Det vil innses at hver stabel av plater i det monterte batteri utgjør én celle, og at hver plate i de to endeceller, dvs. cellene ved den elektriske ende av de seriekoplede celler, hvis brostykke er blitt avkuttet, utgjør en énpolet plate og er forbundet med en pol av batteriet, mens alle de gjenværende plater utgjør den ene halvparti av et topolet par av plater hvis andre halvpart befinner seg i den andre cellerekke .

Elektrolytt tilsettes til cellene på hvilken som helst passende måte, enten før eller etter innføringen av batterielementet i batteribeholderen, i en mengde som er utilstrekkelig til å mette elektrodene og skilleplatematena-let, og etter forseglingen av et lokk til batteribeholderen er da batteriet komplett. Lokket, eller puter på lokket, utøver en kompresjonskraft på alle celler, slik at elektrodeplatene og skilleplatene presses til intim kontakt, hvilket antas å være nødvendig for effektiv rekombinasjonsdrift. Dannelsen av platelasker og mellomcellekoplingsstykker er

ikke nødvendig da hver plate som utgjør den ene halvpart av et topolet par av plater, er forbundet med sin andre halvpart ved hjelp av et brostykke som utgjør et mellomcellekoplingsstykke, og således trenger bare polbolter å dannes for å sammenkople de to stabler av avkuttede brostykker, hvilke polbolter kan strekke seg gjennom lokket eller senere tilkop-les til respektive tilkoplingspoler som rager opp fra batterilokket.

Ved den foran beskrevne fremgangsmåte monteres batteriet av støpte plateoppstillinger som omfatter to rekker av sammenkoplede gittere, men det kunne også monteres av plateoppstillinger omfattende metallstrimler hvis kanter er utvidet eller ekspandert for å danne gitterkonstruksjoner som er tilpasset til å bære aktivt materiale og hvis sentrum er ikke-ekspandert, hvorfra det senere fjernes partier som etterlater gitterkonstruksjonene forbundet ved hjelp av regel-messig adskilte metallpartier som utgjør brostykkene.

I den utførelse hvor gitteroppstillingene og platene i det ferdige batteri består av ekspandert metall, vil det innses at gitrene ikke kan identifiseres som sådanne i gitteroppstillingene, og heller ikke er identifiserbare etter smøring, men forut for avkutting av de individuelle plater,

og bare blir identifiserbare så snart kuttene er blitt dannet og de smurte gitteroppstillinger adskilt i individuelle stabler av plater. I den ytterligere utførelse hvor gitteroppstillingene er støpt, er imidlertid de individuelle gittere separat identifiserbare eller de kan være separat identifiserbare forut for dannelsen av kuttene.

Det vil innses at alle de par av celler som er direkte forbundet ved hjelp av en stabel av brostykker, dvs. én celle i hver rekke i hvert tilfelle, i den foran beskrevne utførelse holdes innbyrdes adskilt bare ved hjelp av brostykkene, mens de celler som er tilstøtende, men ikke direkte forbundet, dvs. tilstøtende celler i den samme rekke, er adskilt ved hjelp av integrerte mellomcelleskillevegger.

I en modifisert konstruksjon av et 12-volts bilbatteri som ikke er vist, strekker bare ett mellomcellekoplingsstykke, som utgjøres av en stabel av brostykker, seg mellom de to rekker av celler, i dette tilfelle ved den ene ende av de to rekker, og de andre fire sådanne koplingsstyk-ker strekker seg i rekkenes lengderetning, idet to er beliggende i hver rekke. På denne måte unngås nødvendigheten av å forskyve de to rekker av celler, og de seks celler har således tilsammen en i hovedsaken rektangulær form i grunnriss. Dessuten er polariteten av platene i hver rekke i hver plan plateoppstilling ikke den samme, slik det er tilfellet i den foregående utførelse, men veksler i hver rekke. De par av celler som er direkte forbundet ved hjelp av et mellomcellekoplingsstykke, holdes innbyrdes adskilt bare ved hjelp av de brostykker som utgjør mellomcellekoplingsstykket, mens de celler som støter opp til hverandre, men ikke er direkte forbundet, er adskilt ved hjelp av en eneste mellomcelleskillevegg som er dannet i ett stykke med beholderen.

Et sådant batteri monteres ved hjelp av en metode som likner på den som er beskrevet foran, idet den eneste forskjell er at anbringelsen av de midlertidige ledd og brostykker endres på passende måte, og posisjonen og/eller lengden av utskjæringene eller kuttene også endres for å sikre at alle de midlertidige ledd, men ingen av brostykkene, avkuttes etter av den lagdelte konstruksjon er blitt montert.

Det vil innses at cellene i et batteri ifølge oppfinnelsen ikke trenger å være anordnet i to rekker, men kan være anordnet i hvilken som helst konfigurasjon innbefattet en asymmetrisk konfigurasjon. Sådanne batterier monteres ved benyttelse av en liknende metode som den som er beskrevet foran, og plateoppstillinger som er støpt i den nødvendige konfirugasjon og forbundet ved hjelp av passende anbrakte brostykker og tilstrekkelige midlertidige ledd til å opprett-holde den strukturelle integritet av de individuelle oppstil- linger forut for dannelse av den lagdelte konstruksjon. Liksom tidligere er de par av celler som er direkte forbundet ved hjelp av brostykker, innbyrdes adskilt ved hjelp av bare brostykkene, mens de par av celler som er tilstøtende, men ikke direkte elektrisk sammenkoplet, er adskilt ved hjelp av en mellomcelleskillevegg som fortrinnsvis er dannet i ett med beholderen.

Uttrykket "batterier av den type som inneholder i hovedsaken ingen bevegelig elektrolytt" utelukker ikke den mulighet at en liten mengde fri elektrolytt kan være til stede, i det minste ved visse tidspunkter. Etter elektrolytisk formering kan således en liten mengde fri elektrolytt være til stede i et rekombinasjonsbatteri, men denne vil ganske enkelt bli elektrolysert bort så snart batteriet set-tes i drift, slik at batteriet bringes i en fullstendig re-kombinas jonsmodus . Når et rekombinasjonsbatteri er meget dypt utladet, kan på liknende måte en liten mengde fritt vann være frembrakt, men denne mengde absorberes på nytt når batteriet blir gjenoppladet.

Batteriet gjør meget økonomisk bruk av bly på grunn av at alt det bly som benyttes under støping, inngår i det ferdige batteri bortsett fra den lille mengde bly som danner midlertidige sammenkoplingsledd.

På grunn av at elektrodeplatene i det ferdige batteri er "horisontale"_oq kan holdes horisontale til enhver tid under montering av batteriet, kan platene konstrueres i hovedsaken for elektrokjemisk effektivitet, da mekanisk styrke og spesielt bøyestivhet ikke er noe viktig krav. Dette setter platene i stand til å være vesentlig tynnere enn i et kon-vensjonelt batteri, hvilket resulterer i mer effektiv utnyttelse av aktivt materiale og behov for mindre metallisk bly i batteriet. Dette faktum sammenkoplet med det faktum at mellomcelleforbindelsene er integrerte og nødvendigvis av den minimale, teoretiske lengde, resulterer i at den toppstrøm som batteriet kan frembringe, er meget høy, og når det dreier seg om et motor- eller bilbatteri, kan denne evne resultere i at batteriet har redusert vekt og således reservekapasitet for en gitt igangtrekkingseffekt som er en funksjon av topp-strømmen.

Claims (14)

1. Flercellet, elektrisk akkumulatorbatteri omfattende

   et antall celler som er elektrisk seriekoplet, idet cellene er anordnet i to rekker, karakterisert ved at hver celle omfatter vekslende positive og negative plater mellom hvilke det er innlagt skilleplatemateriale, idet hver vekslende plate i hver av de to endeceller er en enpolet plate* og hver av alle de resterende plater er den ene halvpart av et topolet par av plater som er koplet til sin andre halvpart i en forskjellig celle, og de to halvparter av hvert topolet par av plater ligger i det vesentlige i et eneste plan og er forbundet ved hjelp av et integrert brostykke.
2. 2. Flercellet, elektrisk akkumulatorbatteri omfattende en beholder som inneholder et antall celler, karakterisert ved at hver celle omfatter en stabel av positive og negative batteriplater mellom hvilke det er innlagt skilleplatemateriale, idet hver plate ligger i et felles plan med en plate i hver annen celle, og alle plater er anbrakt nær en hypotetisk midtlinje i det respektive, felles plan med noen på den ene side og noen på den andre side av midtlinjen.
3. 3. Batteri ifølge krav 2, karakterisert ved at platene i hvert felles plan ligger i to rekker, én på hver side av midtlinjen, idet batteriet videre omfatter brostykker som strekker seg tvers over midtlinjen og sammenkopler par av plater, én på hver side av midtlinjen, idet brostykkene er dannet i ett stykke med og er koplanare med de plater som de sammenkopler.
4. 4. Batteri ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at det er av den type som inneholder i hovedsaken ingen bevegelig elektrolytt og absorberende skilleplatemateriale.
5. 5. Batteri ifølge krav 1 eller 3, karakterisert ved at alle brostykker strekker seg mellom de to rekker av céller.
6. 6. Batteri ifølge krav 5, karakterisert ved at cellene i hver rekke av celler er forskjøvet i rekkenes lengderetning i forhold til cellene i den andre rekke.
7. 7. Batteri ifølge krav 6, karakterisert ved at cellene er anordnet i en beholder som har i hovedsaken rektangulært tverrsnitt med én eller flere mellomcelleskillevegger som er dannet i ett stykke med hver sidevegg og adskiller tilstøtende .celler, idet mellomcelleskilleveggene strekker seg i hovedsaken bare til beholderens sentrum og er forskjøvet fra mellomcelleskilleveggene på den andre side av beholderen.
8. 8. Batteri ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at de par av celler som er innbyrdes tilstøtende og direkte forbundet ved hjelp av brostykker, ikke er fysisk adskilt ved hjelp av en skillevegg.
9. 9. Elektrisk akkumulatorbatteri av den type som inneholder i hovedsaken ingen bevegelig elektrolytt, karakterisert ved at det omfatter to celler som tilveiebringer motstående, tilstøtende overflater og som er direkte forbundet ved hjelp av et mellomcellekoplingsstykke, idet cellene er innbyrdes adskilt bare ved hjelp av det nevnte mellomcellekoplingsstykke og de motstående overflater er adskilt bare ved hjelp av et luftgap.
10. 10. Batteri ifølge krav 9, karakterisert ved at mellomcellekoplingsstykket utgjøres av et antall brostykker som hvert i ett stykke forbinder en eneste plate i den ene av de to celler med en respektiv, i hovedsaken koplanar plate av motsatt polaritet i den andre celle.
11. 11. Elektrisk akkumulatorbatteri av den type som inneholder i hovedsaken ingen bevegelig elektrolytt, og som omfatter et antall celler som er elektrisk seriekoplet, karakterisert ved at hver celle omfatter en stabel av plater med vekslende polaritet mellom hvilke det er innlagt skilleplatemateriale, idet hver plate, med unntagelse av hver vekslende plate i de to elektriske endeceller, ved hjelp av et integrert brostykke er elektrisk forbundet med en i hovedsaken koplanar plate av motsatt polaritet i en tilstøtende calle, idet brostykkene til sammen utgjør mellomcellekoplingsstykker, idet vekslende plateri de to elektriske endeceller er forbundet med batteripolene, idet hver celle har minst én overflate som er tilgrensende og motstående til

    en respektiv overflate av en ytterligere celle, idet hvert par av celler som er direkte forbundet ved hjelp av brostykker, er innbyrdes adskilt og opprettholdt i adskilt.forhold ved hjelp av bare de nevnte brostykker, og hvert par av motstående overflater som tilveiebringes av et par tilstøtende celler som ikke er direkte forbundet ved hjelp av brostykker, er knyttet til en holdeanordning som hindrer relativ bevegelse av de celler som resulterer i kontakt mellom de motstående overflater.
12. 12. Batteri ifølge krav 11, karakterisert ved at holdeanordningen omfatter en mellomcelleskillevegg som strekker seg mellom de motstående overflater som tilveiebringes av det eller hvert par av celler som er tilgrensende, men ikke direkte forbundet ved hjelp av brostykker.
13. 13. Batteri ifølge krav 11 eller 12, karakterisert ved at cellene er anordnet i to rekker og alle brostykker strekker seg mellom rekkene, og at hvert par av tilstøtende celler i den samme rekke er adskilt ved hjelp av en respektiv mellomcelleskillevegg som er dannet i ett stykke med den beholder i hvilken cellene er anbrakt.
14. 14. Gitteroppstilling for bruk ved montering av flercellede, elektriske akkumulatorbatterier, karakterisert ved at den omfatter to rekker av gittere, idet hvert gitter er forbundet i ett stykke med det eller hvert tilstøtende gitter i den samme rekke, og i det minste noen av gitrene er forbundet i ett stykke med et gitter i den andre rekke ved hjelp av et brostykke som strekker seg mellom rekkene.